ГЛАВА 24. СВОЙСТВА ПАРОВ

Паром называют газообразную форму веществ, существующих при обычной температуре и давлении в жидком состоянии (пары воды, эфира, спирта, ртути и др.). Газами называют вещества, требующие для сжижения высоких давлений и низких температур (водород, кислород и др.).

Такая классификация условна. Свойства ненасыщающих паров одинаковы со свойствами газов. Поэтому методика решения задач, в которых идет речь о ненасыщающих парах, та же, что и для газов (гл. 22 и 23). Насыщающие же пары значительно отличаются от газов. Их специфические свойства и должны прежде всего найти свое отражение в содержании и методике решения задач по данной теме. К таким вопросам относятся выяснение с молекулярно-кинетической и энергетической точек зрения условий равновесия между жидкостью и паром; изучение закономерностей, которым подчиняются пары (в сравнении с газовыми законами); анализ зависимости температуры кипения от давления. В ознакомительном плане решают также задачи о влажности.

1. Равновесие между жидкостью и паром

Для повторения уже известных учащимся по курсу VII класса сведений о парообразовании вначале следует решить ряд задач, подобных тем, которые приведены в главе 8. Затем нужно рассмотреть задачи, раскрывающие свойства насыщающих паров и энергетическую сторону процесса парообразования. При этом нужно уделить особое внимание факту независимости давления насыщающих паров от объема и иную, чем для газов, зависимость давления от температуры. В этих целях полезно сопоставление в одних и тех же задачах свойств газов и насыщающих паров (№ 553—554).

При решении задач полезно также рассмотреть и объяснить зависимость удельной теплоты испарения от температуры и связь этой величины с удельной теплотой парообразования при точке кипения жидкости, что обычно остается незамеченным учащимися (№ 555). Большое значение для выяснения указанных выше зависимостей имеет изучение с учащимися табличных данных и графиков процессов.

Рис. 151

553. На рисунке 151 показаны цилиндры а и б, в которых изотермически сжимают соответственно воздух и насыщающие пары воды. Начертите и объясните графики зависимости давления воздуха и насыщающего пара от объема.

Ответ. Для воздуха график представляет собой гиперболу (рис. 152), а для насыщающего пара — прямую, параллельную оси Давление насыщающего пара не зависит от объема.

554. Используя таблицы, постройте график зависимости давления насыщающих паров спирта в закрытом сосуде от температуры. Для сравнения на тех же координатных осях постройте график

зависимости от температуры давления газа при постоянном объеме. Объясните различие данных графиков с помощью кинетической теории газа.

Рис. 152.

Рис. 153.

Решение. Используя таблицу давления насыщающего пара спирта, например из задачника [21, стр. 214], строим график А А (рис. 153).

Давление газа при изохорном процессе подчиняется закону

Положим для примера, что Так как зависимость давления от температуры линейная, то для построения графика достаточнодвух точек. Одна точка задана, вторую найдем, положив, например, График процесса — прямая линия ББ.

Как видно из рисунка 153, зависимость давления насыщающего пара от температуры иная, чем для идеальных газов. С повышением температуры насыщающего пара растет как скорость молекул, так и их число в единице объема. При нагревании же газа растет только скорость молекул. Поэтому давление насыщающего пара растет быстрее, чем газа.

555. По данным таблицы составьте приближенную формулу зависимости удельной теплоты испарения воды от температуры. Объясните, почему удельная теплота испарения уменьшается с увеличением температуры.

(см. скан)

Решение. Для интервалов температур:

Очевидно, для интервала температур С приближенно можно считать, что

Объяснение зависимости см. в задачах 216 и 582.